DE102011009457A1

DE102011009457A1 - AC/DC Notstrom-Gebäudeversorgungsnetz

Info

Publication number: DE102011009457A1
Application number: DE201110009457
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Adensis GmbH
Current assignee: Belectric GmbH
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-07-26

Abstract

Es wird ein Gebäudeversorgungsnetz für eine Gleichspannung vorgestellt, mit DC-Versorgungsleitungen (11, 11a) die ein Gleichspannungsnetz für eine Gleichspannung bilden und mit an eine öffentliche Stromversorgung (1) angeschlossene AC-Versorgungsleitungen (7a, 7b) die ein Wechselspannungsnetz bilden. Das Gleichspannungsnetz wird über einen bi-direktional zu betreibenden Wechselrichter (3), der an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, mit der Gleichspannung versorgt. Der Wechselspannungseingang des Wechselrichters (3) ist über erste Schaltmittel (S1) an die öffentliche Stromversorgung (1) anschließbar und über zweite Schaltmittel (S2) mit dem Wechselspannungsnetz im Gebäude verbindbar. Die öffentliche Stromversorgung (1) ist über einen dritten Schalter (S3) von dem Wechselspannungsnetz trennbar. An dem Gleichspannungsausgang des Wechselrichters (3) ist eine Batterie (10) zur Notstromversorgung des Wechsel- als auch des Gleichstromnetzes angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebäudeversorgungsnetz mit einem Gleichspannungsnetz für eine Gleichspannung und mit einem an eine öffentliche Stromversorgung angeschlossenem Wechselspannungsnetz, wobei das Gleichspannungsnetz über einen Wechselrichter, der an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, mit der Gleichspannung versorgt wird.
Ein solches Versorgungsnetz ist beispielsweise aus der DE-A 10 2004 018 780 bekannt. Im Falle eines Ausfalls der öffentlichen Stromversorgung steht das Gleichspannungsnetz für diverse Zwecke zur Verfügung, wie z. B. der Notbeleuchtung von Fluchtwegen, Hinweisschildern etc.
In der heutigen Zeit ist auch zu beobachten, dass die reguläre Beleuchtung von Wohn- und Arbeitsbereichen zunehmend auch auf Gleichstrombasis erfolgt, indem mehr und mehr LED Leuchtmittel eingesetzt werden. Dabei ist jede einzelne Lampe, die auch aus mehreren Leuchtmitteln bestehen kann, mit einem eigenen Netzteil versehen, welches nur für diese eine Lampe die Gleichspannung zur Verfügung stellt. Mit jedem Netzteil gehen Verluste einher, die die Effizienz der Lampen reduziert.
Vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass es zweckmäßig ist, wenn im Falle eines Stromausfalls der öffentlichen Versorgung auch die an das Wechselspannungsnetz in dem Gebäude angeschlossenen Geräte weiter genutzt werden können.
Ausgehend von dieser Überlegung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den ohnehin vorhandenen Wechselrichter modifiziert für eine weitere Funktion zu nutzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wechselrichter bi-direktional betreibbar ist, dass sein Wechselspannungseingang über erste Schaltmittel an die öffentliche Stromversorgung anschließbar ist und über zweite Schaltmittel mit dem Wechselspannungsnetz verbindbar ist, und dass an dem Gleichspannungsausgang des Wechselrichters eine Batterie angeschlossen ist.
Das zugeordnete Verfahren zur Betriebsführung der Stromversorgung sieht vor, dass bei Präsenz der öffentlichen Stromversorgung das erste und das dritte Schaltmittel geschlossen und das zweite Schaltmittel geöffnet sind und dass bei einem detektierten Ausfall der öffentlichen Stromversorgung das erste und das dritte Schaltmittel geöffnet und das zweite Schaltmittel geschlossen sind.
Im Standardfall der vorhandenen Grundversorgung über das öffentliche Netz wird obige Anordnung erfindungsgemäß so betrieben, dass bei Präsenz der öffentlichen Stromversorgung das erste und das dritte Schaltmittel geschlossen und das zweite Schaltmittel geöffnet sind und dass bei einem detektierten Ausfall der öffentlichen Stromversorgung das erste und das dritte Schaltmittel geöffnet und das zweite Schaltmittel geschlossen sind. Durch diese Maßnahme kann auch das Wechselspannungsnetz im Gebäude werter betrieben werden. Die Größe der Batterie ist so auszulegen, dass ein unterbrechungsfreier Betrieb von ausgesuchten Wechselspannungsgeräten über eine gewünschte Zeitdauer aufrecht erhalten werden kann.
Unter dem Gleichspannungsnetz wird dabei das Leitungsnetz verstanden, dass an einem Ende an der Batterie angeschlossen ist, die parallel zu der Gleichspannungsseite des Wechselrichters liegt. Der Aufwand der vermehrten Leitungen für sowohl das Gleichspannungsnetz als auch das Wechselspannungsnetz wird durch die Einsparung von gegebenenfalls mehreren Hundert kleinen Netzteilen kompensiert. So ist es vorgesehen, dass vorzugsweise insgesamt nur ein einziges Netzteil für das Gebäude vorgesehen ist. Bei großen Gebäuden sollte gegebenenfalls für jedes Stockwerk ein eigenes Netzteil vorgesehen sein. Zumindest sollten aber die Lampen in mehreren Räumen von einem gemeinsamen Netzteil gespeist werden.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht durch ein Gebäude;
2 eine schematische Aufsicht auf ein Gebäude; und
3 eine Aufsicht auf eine Wand eines Gebäudes.
In den 1 bis 3 ist mit 1 eine elektrische Zuführungsleitung für Drehstrom von einem Energieversorgungsunternehmen gezeigt. Die Zuführungsleitung 1 führt zu einem Wechselrichter 3 innerhalb des Gebäudes. Der Wechselrichter 3 ist bi-direktional ausgeführt, was bedeutet, dass er im Vorwärtsbetrieb aus der an seinem Wechselspannungseingang liegenden Wechselspannung eine an seinem Ausgang liegende Gleichspannung formt. Im Rückwärtsbetrieb wird dann der Gleichspannungsausgang zur Einspeiseseite und am Wechselspannungseingang steht eine Wechselspannung an. Der bi-direktionale Betrieb ist durch einen Doppelpfeil 5 symbolisiert.
Die Zuführungsleitung 1 ist über einen ersten Schalter S1 an die Eingangsseite des Wechselrichters 3 angeschlossen und über einen zweiten Schalter S2 mit dem Eingang eines Verteilerkastens 6 für das Gebäude verbunden. In dem Verteilerkasten 6 sind in bekannter Weise Sicherungen etc. vorgesehen. Beispielhaft sind von dem Verteilerkasten ausgehend zwei dreiadrige AC-Versorgungsleitungen 7a, 7b gezeigt, von denen die AC-Versorgungsleitung 7a die Kellerebene versorgt und die AV-Versorgungsleitung 7b das Erdgeschoss. Von der Eingangsseite des Wechselrichters 3, also vom öffentlichen Netz her gesehen hinter dem ersten Schalter S1, führt eine Verbindungsleitung 9 zu der dreiadrigen AC-Versorgungsleitung 7b, die das Erdgeschoss mit Strom versorgt. Im Verlauf der Verbindungsleitung 9 ist ein dritter Schalter S3 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Verbindung unterbrochen werden kann. Es soll angemerkt werden, dass unter den Schaltern S1, S2 und S3 sowohl mechanische als auch elektronische Schaltmittel zu verstehen sind, und dass die Anzahl der Unterbrecher in den Schaltmitteln an die Anzahl der zu unterbrechenden Adern der Wechselspannungsleitungen angepasst ist.
Parallel zu dem Gleichspannungsausgang des Wechselrichters 3 ist eine Batterie 10 gelegt. Desweiteren führt von dem Ausgang des Wechselrichters 3 eine zweiadrige DC-Versorgungsleitung 11 weg, von der eine Mehrzahl von Stichleitungen abzweigt, die alle mit 11a bezeichnet sind. Die DC-Stichleitungen 11a sind in üblicher Weise innerhalb des Gebäudes werter verzweigt. Dazu sind Verteilerdosen 13 gesetzt. Von den Verteilerdosen 13 führen diverse weitere Leitungen 15 zu Lampenanschlüssen. An diese Anschlüsse sind LED-Leuchtmittel 17 angeschlossen.
In der 3 ist zu erkennen, dass in Abweichung zu den 1 und 2 ein fünfadriges Kabel 19 eingesetzt ist, von denen drei Adern in eine Steckdose 21 münden und zwei Adern zu einem Lichtschalter 23 für die Gleichstrombeleuchtung 17 in Form der LED's verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: AC-Versorgungsleitung
3: Wechselrichter
5: Doppelpfeil
6: Verteilerkasten
7a, 7b: AC-Versorgungsleitungen
9: Verbindungsleitung
10: Batterie
11, 11a: DC-Versorgungsleitung
13: Verteilerdose
15: diverse weitere Leitungen
17: LED Leuchtmittel
19: 5-adriges Kabel
21: Steckdose
23: Lichtschalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004018780 A [0002]

Claims

Gebäudeversorgungsnetz mit einem Gleichspannungsnetz für eine Gleichspannung und mit einem an eine öffentliche Stromversorgung (1) angeschlossenem Wechselspannungsnetz, wobei das Gleichspannungsnetz über einen Wechselrichter (3), der an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, mit der Gleichspannung versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (3) bi-direktional betreibbar ist, dass sein Wechselspannungseingang über erste Schaltmittel (S1) an die öffentliche Stromversorgung (1) anschließbar ist und über zweite Schaltmittel (S2) mit dem Wechselspannungsnetz verbindbar ist, dass ein drittes Schaltmittel (S3) vorgesehen ist, mit welchem die öffentliche Stromversorgung (1) von dem Wechselspannungsnetz trennbar ist, und dass an dem Gleichspannungsausgang des Wechselrichters eine Batterie angeschlossen ist.
Gebäudeversorgungsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichspannungsnetz an LED Leuchtmittel (17) angeschlossen ist.
Gebäudeversorgungsnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es Schaltvorrichtungen (23) zum Betätigen der LED Leuchtmittel (17) aufweist.
Gebäudeversorgungsnetz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichspannungsnetz durch einen ersten Teil von Adern eines mehradrigen Kabels (19) gebildet wird, von dem ein weiterer Teil der Adern für das Wechselspannungsnetz verwendet ist.
Verfahren zur Betriebsführung des Gebäudeversorgungsnetzes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Präsenz der öffentlichen Stromversorgung das erste und das dritte Schaltmittel geschlossen und das zweite Schaltmittel geöffnet sind und dass bei einem detektierten Ausfall der öffentlichen Stromversorgung das erste und das dritte Schaltmittel geöffnet und das zweite Schaltmittel geschlossen sind.